A napi életritmus és a LED világítás N. Vidovszky Ágnes Schanda János 1
Vázlat 1.Bevezetés 2.Vizsgálandó feladat 3.Számítások menete 4.Eredmények 5.Következtetések 2
Az optikai sugárzás nem vizuális hatásai 1. Blue Light and retunal Burn hazard Kék fény hatás (BLH) Retina károsodások Baktericid hatás stb. rel. sensitivity 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 B(l) R(l) 0.000 300 500 700 900 1100 1300 1500 wavelength, nm 3
Az optikai sugárzás hatásai 2. Az IR rövidebb hullámhosszait használják terápiás kezeléseknél, pl. reuma Szürkehályog kialakulásában van szerepe, de hatásfüggvényét még nem ismerjük Photokeratitis (cornea gyulladása) Fehérje kicsapódás (Photocoagulatio) Kornea sebezhetősége lézerek? Photokeratitis hatás fv-e 4
A látható sugárzás nem vizuális hatásai -- -Direkt pigmentképző hatás bilirubin hatás 5
Vizsgálandó feladat A fény hatása a napi életritmusra 6
Melatonin kiválasztás elnyomásának színképi hatásfüggvénye Bizonyos retinális ganglion sejtek fényérzékeny melanopsint tatalmaznak, s ezek a látható színképtartomány rövidhullámú részén történő ingerlésre a suprachiasmatic nucleus (SCN) közvetítésével a toboz-mirigyben a melatonin kiválasztást 7 szabályozzák.
Kérdések Változtassuk-e a mesterséges fény intenzitását, egyenletességét, színhőmérsékletét, hogy természetesebbnek hasson? Okoz-e problémát, ha a fáradtságot a fehér fény összetételének változtatásával elnyomjuk? Az új fényforrásnál - a LED-nél - milyen színképre törekedjünk? 8
Megvilágítás és színhőmérséklet harmonikus kapcsolata http://www.lamptech.co.uk/images/illustrations/fl%20kruithof%20diagram.jpg 9
A vizsgált LED-ek színképe rel.sp. eloszlás 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 hullámhossz, nm Cold White Warm white 457 (white?) 450 460 470 490 503 509 515 525 530 556 567 586 593 611 622 630 640 651 659 10
Számítások menete, kiindulás 1.Kiindulásként minden LED kombinációban 2860 K re törekedtünk. 2.Belső terekről lévén szó csak R a > 50 variációkat választottuk ki. 3.Ezt követően két feltételt igyekeztünk optimálni, a reggeli kék tónushoz nagy C/Φ értékre törekedtünk az esti pihenéshez (melatonin kiáramlás) kis C/Φ értéket igyekeztünk elérni 11
2860 K-s korrelált színhőmérsékletet állítottunk elő, a Gall féle Cirkadian hatás függvény alapján határoztuk meg a C/Φ értéket 1.2 1 rel. hatás, C ; 0.8 0.6 0.4 0.2 0 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 hullámhossz; nm 12
13 Cirkadian számítás (circadian light) ( ) ( ) [ ] 2 10 2 1 1 d d - d b P V k P S a b P M a CL + = λ λ λ λ λ λ λ λ λ - rodsat d 3 ' 1 λ P λ V λ e a
Számítások menete LED színességi koordináták meghatározása a színinger megfeleltető fv-kel x ( λ ), y ( λ ), z ( λ ) Eredő színképi teljesítmény eloszlás meghatározása addícióval, az ehhez szükséges paraméterek optimalizálása az Excel Solver moduljával, úgy hogy a színességi koordináták eltérését minimalizáltuk. rel. sp. distr. 5.0 4.5 test_source 4.0 Reference 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 350 400 450 500 550 600 650 700 750 wavelength, nm 14
Eredmények: Ra változása 1.B LED függvényében R,G LED azonos színhőmérséklet, különböző színvisszaadás 120.00 100.00 Ra 80.00 60.00 40.00 20.00 Izzó G556;R611 G556;R622 G567;R651 G567;R659 G567;R630 0.00 440 450 460 470 480 490 500 hullámhossz; nm 15
2. A cirkadian hatékonyságot a kék LED hullámhossza befolyásolja: C/Φ kombinációk 9.00 8.00 Cirkadian/Fényáram 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 440 450 460 470 480 490 500 hullámhossz; nm Izzó G556;R611 G556;R622 G567;R651 G567;R659 G567;R630 16
A kétféle számítás eredménye LED kombináció R a C/FI CL/FI (C/FI)/(CL/FI) 450;567;659 50,69 3,54 4,92 0,72 470;556;622 87,51 4,85 7,81 0,62 490;567;630 67,79 7,87 13,86 0,56 A fényforrás 100 5,49 1,82 3,02 17
Cirkadian számítás Cirkadian 16 14 12 10 8 6 4 2 0 440 450 460 470 480 490 500 Lambda C/Fi - Gall CL/FI - Rea gall/rea "A" ff Gall/Rea 18
Következtetések 1. RGB LED-k esetén 470 nm kék összetevővel az izzólámpa cirkadian hatékonysága elérhető. A kék LED hullámhosszúságát csökkentve a melatonin elnyomás is csökken, de a színhőmérséklet azonosság mellett a színvisszaadás is csökken. A kék LED hullámhosszát növelve a melatonin elnyomás nő, de a színvisszaadás csökken. 19
Következtetések 2. B470nm; G556nm és R 622nm RGB LED az izzólámpánál kedvezőbb cirkadian hatást mutat esti használatra A B490nm; G556nm és R 622nm RGB LED az izzólámpánál kedvezőbb cirkadian hatást mutat reggeli használatra,de Ra éppen csak eléri a minimumot A vizsgálatokat érdemes folytatni, 4-5 különböző színképű LED variációkkal, jobb Ra index reményében. Ugyanakkor bizonyos non additivitásokat is figyelembe kell majd venni. 20
Következtetések 3. Vizsgálataink azt mutatták, hogy viszonylag nagy C/Φ érték érhető el a 2860 K színhőmérséklet esetén is, tehát nem szükséges az extra nagy színhőmérséklet, ami kellemetlenül hideg környezetet eredményezne. Nem hagyható figyelmen kívül az a hipotézis sem, hogy a melatonin elnyomás a rák fejlődésének kedvez. Erre irányulóan vizsgálatokat kell végezni. 21
Köszönjük megtisztelő figyelmüket 22